Полупроводниковый материал для переключающих элементов

Номер патента: 778374

Авторы: Миллер, Переляев, Швейкин

Формула

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ, включающий монокристаллический диоксид ванадия, отличающийся тем, что, с целью повышения его устойчивости и надежности в работе, материал дополнительно содержит пятиокись ванадия в количестве 0 - 95 мас.% в виде поликристаллической матрицы, в которой размещены монокристаллы диоксида ванадия, ориентированные параллельно друг другу.

Описание

Изобретение относится к полупроводниковым материалам и может быть использовано в вычислительной технике, средствах связи, автоматике и телемеханике.
Известен полупроводниковый материал для переключающих элементов на основе оксидных ванадиевых стекол (стеклообразная матрица, содержащая 20-30% кристаллического оксида V2O4) [1]. По своей структуре и физико-химическим свойствам этот материал относится к аморфным полупроводникам. Недостатками материала являются: большое сопротивление в низкоомном состоянии, высокое напряжение переключения, невысокое отношение сопротивлений в высокоомном и низкоомном состояниях. Указанные недостатки сужают область применения изготовленных на основе оксидных стекол переключающих элементов. Известен также полупроводниковый материал для переключающих элементов на основе монокристаллического диоксида ванадия (VO2) [2]. Известный материал имеет фазовый переход металл-полупроводник в области 65-70оС, сопровождающийся резким изменением электропроводности. Недостатком материала является невысокая устойчивость и надежность в работе, так как при фазовом переходе происходит изменение объема монокристалла VO2, что приводит к образованию микротрещин и в конечном итоге к разрушению монокристаллов диоксида ванадия.
Цель изобретения - повышение устойчивости и надежности в работе полупроводникового материала для переключающих элементов. Поставленная цель достигается тем, что полупроводниковый материал дополнительно содержит пятиокись ванадия в количестве 70-95 мас.% в виде поликристаллической матрицы, в которой размещены монокристаллы диоксида ванадия, ориентированные параллельно друг другу. В предлагаемом полупроводниковом материале активными областями переключения являются монокристаллы диоксида ванадия размером не более 0,5 мм, равномерно распределенные в застывшем расплаве пятиокиси ванадия. Однородность распределения и параллельность монокристаллом диоксида ванадия обеспечивается синтезом предлагаемого материала из раствора VO2 в расплаве V2O5.
Предлагаемый полупроводниковый материал получают путем ступенчатого охлаждения раствора диоксида ванадия в расплаве пятиокиси ванадия со скоростью 2о/ч от 1000 до 900о и 7о/ч от 900 до 700оС с последующей кристаллизацией пятиокиси ванадия. Полученный полупроводниковый материал подвергают рентгенофазовому и дифференциально-термическому анализам и исследуют его электрические свойства.
П р и м е р 1. 25 г пятиокиси ванадия, предварительно высушенных при 300оС, и 1,32 г диоксида ванадия, тщательно перемешивают и загружают в кварцевую ампулу. Ампулу откачивают до 10-3 мм рт.ст., запаивают, помещают в печь сопротивления и нагревают до 1000оС. После шестичасовой выдержки при этой температуре печь начинают охлаждать со скоростью 2о/ч до температуры 900оС, затем скорость охлаждения увеличивается до 10о/ч. При достижении температуры 700oС осуществляется естественное охлаждение печи до комнатной температуры. В результате получают полупроводниковый материал в виде монокристаллов диоксида ванадия (5% ), максимально расположенных параллельно друг другу в застывшем расплаве пятиокиси ванадия (95%). Температура фазового перехода равна 68оС с изменением магнитной восприимчивости в 9,4 раза. Нестабильность параметров переключения не превышает 6%.
П р и м е р 2. 25 г пятиокиси ванадия (высушенной при 300оС) смешивают с 10,72 г диоксида ванадия. Материал приготовляют аналогично примеру 1. В результате получают полупроводниковый материал в виде монокристаллов диоксида ванадия (30% ), максимально расположенных параллельно друг другу в застывшем расплаве пятиокиси ванадия (70%). Температура фазового перехода равна 69оС с изменением магнитной восприимчивости 9,5 раза. Нестабильность параметров переключения не превышает 6%.
Испытания надежности и устойчивости материала путем пропускания в проводящем состоянии сравнительно больших значений тока (40-80 А) и приложения значительных перенапряжений (20-30 в) показывают, что после 106 циклов переключения напряжение переключения уменьшается не более, чем на 6%, тогда как для монокристаллов диоксида ванадия - на 13%.
Следовательно, предлагаемый материал является устойчивым и надежным в работе.

Заявка

2366104/26, 01.06.1976

Институт химии Уральского научного центра АН СССР

Переляев В. А, Миллер В. И, Швейкин Г. П

МПК / Метки

МПК: C30B 29/22, H01L 45/00

Метки: материал, переключающих, полупроводниковый, элементов

Опубликовано: 30.07.1994

Код ссылки

<a href="https://patents.su/0-778374-poluprovodnikovyjj-material-dlya-pereklyuchayushhikh-ehlementov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Полупроводниковый материал для переключающих элементов</a>

Похожие патенты